[發(fā)明專利]一種自動清洗玻璃窗的機(jī)器人系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210241919.0
• 申請日: 2012-07-13
• 公開（公告）號: CN102894928A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇淳
• 申請（專利權(quán)）人: 太倉博天網(wǎng)絡(luò)科技有限公司
• 主分類號: A47L1/02
• 分類號: A47L1/02
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務(wù)所 32230
• 代理人: 徐蓓

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于單片機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種自動清洗玻璃窗的機(jī)器人系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和自動化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對智能家居清洗系統(tǒng)的很多指標(biāo)，如生產(chǎn)成本、清潔度、清洗速度、操作過程的自動化程度、抗干擾能力等方面提出了越來越高的要求，其中生產(chǎn)成本、操作過程的自動化程度為智能家居清洗系統(tǒng)的最重要技術(shù)指標(biāo)。操作過程自動化程度的高低是智能家居清洗系統(tǒng)是否走向成熟的標(biāo)志，降低生產(chǎn)成本是將智能家居清洗設(shè)備大眾化的必經(jīng)之路。在許多應(yīng)用場合，需要這種清洗系統(tǒng)來代替危險的、繁瑣的人工操作。

近年來，都市中的高層建筑越來越多，雖然目前對高層建筑的玻璃窗清洗工作主要還是由清洗工人搭乘吊籃或腰系繩索完成的，但目前已經(jīng)有好多的機(jī)構(gòu)、研究所等設(shè)計并制造出一些可以代替人工完成高層建筑清洗任務(wù)的玻璃擦拭機(jī)等，推動了清洗業(yè)的發(fā)展，帶來相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益。但對于一些相對低矮的建筑物的外表面，如北京市城鐵站，雖然距離地面不是太高，但是也非人工擦洗所能輕易完成。

傳統(tǒng)的人工清洗方式既危險，效率又低且成本高。國內(nèi)外已經(jīng)研究了一些用于高樓玻璃幕墻清洗的爬壁機(jī)器人模型，但目前都還沒有實用化。究其原因，機(jī)器人的體積和質(zhì)量、實用性、清洗工藝和效率等關(guān)鍵問題制約了清洗機(jī)器人的發(fā)展。

目前國內(nèi)外已研制出的用于玻璃窗清洗的機(jī)器人有以下的特點:

(1)機(jī)器人本體體積龐大。

(2)機(jī)器人整體系統(tǒng)復(fù)雜。

(3)機(jī)器人附加輔助裝置較多，增加了機(jī)器人的重量。

由此可知，人們不愿意采用清洗機(jī)構(gòu)來完成清洗作業(yè)，加上清洗作業(yè)的危險度不是太高，所以人們寧愿采用人工擦洗代替清洗機(jī)器人擦洗。據(jù)此，本文作者設(shè)計出了一種采用永磁鐵將清洗裝置吸附在玻璃窗兩側(cè)，通過單片機(jī)控制系統(tǒng)驅(qū)動該裝置來完成清洗工作的輕型機(jī)器人。

發(fā)明內(nèi)容

本的發(fā)明目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，自動化程度相對較高，適用于大多數(shù)民用的玻璃窗的自動清洗玻璃窗的機(jī)器人系統(tǒng)。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：一種自動清洗玻璃窗的機(jī)器人，采用單片機(jī)及無線控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

清洗機(jī)器人控制，采用單片機(jī)控制系統(tǒng)(51單片機(jī)，主芯片STC89C54RD+)實現(xiàn)對該裝置的無線控制，控制芯片選擇L298電機(jī)驅(qū)動芯片，通過大、小兩個電機(jī)控制清洗機(jī)器人上下、左右兩個方向的運(yùn)動，通過遙控器控制兩個電機(jī)的運(yùn)動方向和速度；

傳感器，清洗機(jī)器人運(yùn)動套筒上安裝光電傳感器E18以及兩個支撐桿上的四個傳感器標(biāo)志器進(jìn)行清洗裝置的位置檢測來完成機(jī)器人的自行運(yùn)動清洗。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，舵機(jī)控制系統(tǒng)中，舵機(jī)需要2個自由度的方向驅(qū)動，采用2個舵機(jī)固連的方式，即一個舵機(jī)連接激光筆作為第一個自由度，第二個舵機(jī)連接第一個舵機(jī)與激光筆，作為第二個自由度。通過兩路PWM信號控制2個舵機(jī)的轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到定位的目的。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，機(jī)器人執(zhí)行下列步驟：

（1）清洗前用上下兩個夾子將清洗機(jī)器人固定在玻璃窗上，利用永磁鐵的磁力將機(jī)器人的內(nèi)部、外部的清洗裝置吸附在玻璃窗的兩側(cè)，通過大、小兩個電機(jī)控制清洗機(jī)器人上下、左右兩個方向的運(yùn)動；

（2）控制部分(51單片機(jī)控制器)通電后，可通過遙控器控制兩個電機(jī)的運(yùn)動方向和速度；

（3）機(jī)器人行走到玻璃窗的邊緣時，光電傳感器E18以及兩個支撐桿上的四個傳感器標(biāo)志器進(jìn)行清洗裝置的位置檢測，對玻璃窗邊緣時自行進(jìn)行運(yùn)動清洗。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟（2）中的縱向移動的套筒外端設(shè)有軸承，用軸承的滑動摩擦代替套筒的靜摩擦，大大增強(qiáng)了清洗機(jī)器人的使用壽命。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟（2）中的清洗機(jī)器人的兩個支撐桿材料為聚乙烯，密度為0.9g/cm³，強(qiáng)度較好，不易彎曲變形，材料中空，震動較小。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟（2）中小電機(jī)型號為37GB3329，空載轉(zhuǎn)速:80r/min，負(fù)載轉(zhuǎn)速:61r/min，輸出扭矩:7kg．cm，額定功率24V·0.6A，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，而且強(qiáng)度符合設(shè)計要求。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟（2）中大電機(jī)型號:60GAFM，電壓:DC24V，空載轉(zhuǎn)速:60r/min，負(fù)載轉(zhuǎn)速:46r/min，輸出扭矩:20kg．cm，經(jīng)測試電機(jī)的速度以及輸出扭矩達(dá)到要求。